范福元

青藏铁路集团有限公司西宁供电段 青海 西宁 810000

拉萨至日喀则铁路（以下简称拉日线）于2014年正式通车运营,至今已运行4年多。拉日线电力系统共有电力箱变269台(其中隧道内箱变164台),分布在252.48公里的铁路沿线,为拉日线沿线的行车设备及远动RTU提供工作电源。

拉日线在电力箱变内安装了UPS(不间断电源)设备。UPS设备的输入电源是通过双电源切换装置引自箱变内的一级贯通侧和综合贯通侧的低压回路,如图1所示。UPS的输出电源主要为以下设备供电：

图1 箱变内UPS输入和输出示意图

(1)为箱变内的高、低压开关,提供二次保护电源和操作电源；

(2)为箱变内电力远动装置RTU,提供工作电源；

(3)为箱变内烟感装置、凝露装置等,提供工作电源；

(4)为箱变内的各类指示灯,提供工作电源。

一、 电力箱变内UPS的作用

电力箱变内安装UPS为二次系统提供不间断电源,在铁路电力系统中属于新技术,为铁路电力系统的可靠运行提供了保障。主要作用有以下几个方面：

(1)远动设备RTU使用UPS提供的不间断电源后，铁路一级贯通或综合贯通侧在一路因故障或检修停电时，双切换装置在进行电源切换的过程中,不会导致远动设备短暂失电而停止运行或重新启动。

(2)在铁路一级和综合贯通两路电源均停电的故障情况下,为远动设备和高、低压开关提供电源,实现远程监控功能,极大地缩短了故障处理时间,保障了高速铁路的可靠供电。

(3)为箱变内二次保护系统提供了更加可靠的保护电源。

二、 UPS故障的原因

箱变内UPS自安装调试以来,前两年设备运行情况稳定可靠,但是到了第三年以后设备故障不断发生,经过对故障情况进行整理和分析,主要有两个方面：

(1)蓄电池寿命缩短的问题

①拉日线电力箱变内UPS蓄电池采用的都是阀控式密封铅酸蓄电池,也就是俗称的免维护蓄电池。这种蓄电池具有体积小、重量轻、自放电小、维护少、寿命长、使用方便、对环境无腐蚀和污染等优点。按照厂家的原设计,这种蓄电池使用寿命为5年,但是仅仅过了3年就出现了蓄电池容量不足、内部短路等情况。

经了解,这种蓄电池的使用寿命极大地依赖于工作温度,当温度增加时,加速极板的腐蚀和失水,电池的容量下降,寿命也随之缩短。拉日线的UPS长期处于浮充状态,日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低,加速老化而缩短使用寿命。按厂家的建议每隔2～3个月应进行一次放电操作,让长期处于浮充的蓄电池组进行自激活,提高其活性物质的活性,提高其放电性能及寿命。但是拉日线是全封闭的线路,电力箱变都在铁路防护网内和隧道内,平时是禁止入内的。日常的设备维修任务要在天窗点内进行,由于天窗时间短,对UPS蓄电池进行充放电作业无法开展,这种情况下就忽略了对蓄电池的维护,缩短了蓄电池的寿命。

(2)UPS内电路板故障

拉日线UPS的电路板发生经常故障,经过分析主要与UPS的选型有关,目前所用的UPS属于民用级,不适用于拉日线运行环境。

三、由于箱变所处的位置不同，目前箱变主要分布在隧道箱变室内、隧道横洞内、和隧道外三种分布方式，因此UPS 室及周围环境情况也大不一样，根据现场调查发现

(1)隧道箱变箱变室内的UPS 室的灰尘都异常多，油烟也比较多，油烟和灰尘合在一起形成了大量的黑油渍，散热条件一般。

(2)隧道外箱变的UPS室内灰尘较多，散热条件一般，散热条件一般。相比隧道内，油烟和灰尘形成的黑粘油渍要少很多。箱变在夏日暴晒时会出现会内部温度较高的情况，在冬天会出现低温情况。

(3)隧道横洞内箱变的UPS室的灰尘都比较多，有少许油烟。

四、拉日线所用的民用级UPS元器件标称的使用环境温度一般为0℃～40℃,而拉日线所在地区常年气温在-25℃～20℃之间,这样的环境,民用级UPS很难满足长期稳定运行的要求。

五、据国内统计,在1～10kVA功率段UPS的故障原因中,有30%左右与电路板的腐蚀有关。而拉日线的电力箱变内没有较好防尘、防凝露等措施,运行环境比较恶劣。没有对电路板进行防潮、防腐、防尘处理的民用级UPS很难满足长期稳定运行的要求。经过对现场UPS的检查发现：散热风扇和电路板上都积累了大量的灰尘,隧道内UPS散热风扇和电路板上都积累了大量的积碳, UPS电路主板经常烧损，不利于UPS的正常运行。由于拉日线的天窗点时间较短,对UPS的除尘工作无法开展,也加剧了灰尘对UPS主机带来的影响。

六、解决的办法

针对以上对拉日线UPS及蓄电池故障情况的分析,可以采取以下几方面措施来改变当前UPS故障较多、蓄电池寿命缩短的现状：

(1)使用适用于拉日线恶劣运行环境的工业级UPS,提高对高低温、重污染、电源质量差等恶劣环境的耐受能力。

(2)采用耐高温、耐低温缠绕式结构的蓄电池,确保在拉日线地区温差较大的环境下,蓄电池有较长的使用寿命。

(3)制定对UPS设备的日常维护措施和规章制度,对UPS设备进行必要的维护,将UPS的检修纳入到年度设备检修计划中,优化设备检修作业程序,充分提高天窗点的利用率,UPS的检修作业可以在其它作业的间隙中同时进行。

(4)UPS 所有电源板件浸三防漆处理；配可维护防尘网，定期维护更换。

(5)低温和散热处理：加装智能风扇

(6)雷击浪涌处理：UPS 输入输出配防雷电路

随着近年来高速铁路的建设,UPS设备也大量在铁路电力系统中应用。如何更加合理地使用和维护UPS设备、延长UPS设备的寿命,对铁路电力专业来说仍然是一个新的课题,需在今后的运行中不断提高和完善。